Elektrolit kondenzátorok (oxid) - a kondenzátorok egy fajtája , amelyben a lemezek közötti dielektrikum egy fém-oxid film , ahol az anód fémből, a katód pedig szilárd, folyékony vagy gél elektrolit. Az anód felületén lévő oxidréteget elektrokémiai eloxálással nyerik , amely biztosítja a kondenzátor dielektrikum vastagságának és dielektromos tulajdonságainak nagy egyenletességét. A nagy elektródafelületen vékony homogén dielektromos film előállításának technológiai egyszerűsége lehetővé tette olcsó, nagyon magas elektromos kapacitású kondenzátorok tömeggyártását .
A legszélesebb körben használt alumínium elektrolit kondenzátorok, melyben az egyik lemezként alumíniumfóliát használnak . Szintén gyakori a tantálés nióbiumelektrolit kondenzátorok, amelyekben egy tantálból vagy nióbiumból készült porózus fémszivacs fémelektródaként működik , amelynek felületét oxidfilmek borítják. Az elektrolit kondenzátor második lemeze folyékony vagy szilárd elektrolit - olyan anyag vagy anyagösszetétel, amely biztosítja az elektromos vezetőképességet és az oxidfilm megőrzését.
A dielektrikum oxidfilmjének előállítására és stabilizálására szolgáló elektrokémiai folyamatok bizonyos feszültségpolaritást igényelnek a fém-elektrolit határfelületen. A fémelektródának az anódnak kell lennie (vagyis pozitív potenciállal kell rendelkeznie), az elektrolitnak pedig a katódnak (negatív potenciál). A polaritás be nem tartása az oxidfilm dielektromos tulajdonságainak elvesztését és a lemezek közötti esetleges rövidzárlatot okozza. Ha ennek a negatív feszültségnek a forrása nem korlátozza az áramot biztonságosan alacsony szintre, akkor az elektrolit az áramló áram hatására felmelegszik, felforr, és a keletkező gázok nyomása széttöri a kondenzátorházat. Gyártják az úgynevezett nem poláris elektrolit kondenzátorokat is , amelyekben két hagyományos poláris elektrolit kondenzátor van felépítésileg egymás mellett sorba rakva, amelyek lehetővé teszik az alkalmazott feszültség polaritásának megváltoztatását.
Az elektrolit összetételét úgy választják meg, hogy a kondenzátor üzemi feszültségein végzett elektrokémiai eloxálással üzem közben az oxidfilm kisebb sérülései helyreálljanak. Ez az elektrolízis kémiai folyamata azonban gázt szabadít fel, amelynek nyomása a tok megduzzadásához, sőt esetleges megrepedéséhez vezet. Ezenkívül a kondenzátoron áthaladó nagy áram az elektrolit felforrásához vezethet, például ha a polaritás megfordul, vagy ha nagy meddőáram folyik nagy feszültséghullámokkal a kondenzátoron.
Folyékony elektrolittal rendelkező kondenzátorok esetén száradási probléma lép fel, amikor az elektrolitból az oldószer elpárolog a kondenzátorból a háztömítés szivárgása miatt. Amikor a kondenzátor kiszárad, elveszti a kapacitását, és megnő a soros parazita ellenállás.
Az elektrolit kondenzátorok általában a következőképpen vannak elrendezve: az elektrolitréteg fémes vezetőképességű elektródák között van , amelyek közül az egyik vékony dielektromos réteggel (oxidfilm) van borítva. A dielektrikum rendkívül kis vastagsága miatt a kondenzátor kapacitása jelentős értékeket ér el. Két, vékony dielektrikummal elválasztott vezetőképes lemez érintkezése azonban nem ideális, a légrés megszüntetésére elektrolitot vezetnek a lemezek közötti térbe.
Az elektrolitos töltés típusa szerint az elektrolitkondenzátorok folyékony, száraz, oxid-félvezető és oxid-fém kondenzátorokra oszthatók.
Folyékony kondenzátorokban folyékony elektrolitot használnak, a kapacitás növelésére az anódot térfogatilag porózussá teszik, például fémport préselve és magas hőmérsékleten szinterelve. A száraz kondenzátorok viszkózus elektrolitot használnak. Ebben az esetben a kondenzátor két fóliacsíkból (oxidált és nem oxidált) készül, amelyek közé elektrolittal átitatott papírból vagy szövetből készült távtartó kerül.
Az oxid félvezető kondenzátorok katódként vezetőképes oxidot ( mangán-dioxidot ) használnak.
Az oxid-fém kondenzátorokban a katód funkcióit az oxidréteg fémrétege látja el.
A kereskedelemben gyártott alumínium elektrolit kondenzátorok két vékony alumínium fólialapból állnak. A lemezek közé tömítést helyeznek - elektrolittal impregnált porózus papírt. A fóliát és a távtartót feltekerjük és egy házba helyezzük, amelyen keresztül két elektromos aljzat van kialakítva. Az elektrolit kémiai hatására elektromos feszültség alkalmazásakor az anód alumíniumfóliájának felülete oxidálódik, - a fólia felületén vékony dielektrikum réteg keletkezik - alumínium-oxid .
Fordított polaritású feszültségnél a dielektromos réteg regenerációs folyamata leáll, fokozatosan megsemmisül, ami a szivárgási áramok megnövekedett értékéhez vezet, ami az elektromos áramkör károsodásához és a kondenzátor meghibásodásához vezethet nagy áramban. áramkörök hő felszabadulásával, füst és gázok felszabadulásával jár a kondenzátor belsejében, ami a test tönkremeneteléhez vezethet. Ezért az elektrolit kondenzátorokat úgy tervezték, hogy csak egy polaritású pulzáló feszültségű áramkörökben vagy egyenáramú áramkörökben működjenek.
Az elektrolitkondenzátorok (a rádiótechnikában gyakran használják a közönséges nevet - "elektrolitok") egy elektromos áramkör alacsony frekvenciájú elemei, ritkán használják 30 kHz feletti frekvencián történő működésre. Főleg a váltóáramú egyenirányító áramkörök pulzáló áramának kiegyenlítésére szolgálnak. Például az elektrolit kondenzátorokat széles körben használják a hangvisszaadási és hangerősítési technológiában. A többfokozatú erősítőkben lévő szakaszközi elektrolit kondenzátorok a pulzáló áramot (hangfrekvenciás áram + DC komponens) váltakozó komponensre választják el - egy hangfrekvenciás áramot, amelyet a következő erősítési fokozatba táplálnak, és egy állandó komponenst, amely nem megy át a következő erősítési fokozatba. Az ilyen kondenzátorokat leválasztónak nevezzük.
Az elektrolit kondenzátorok poláris jellege miatt működés közben előjelet nem változtató feszültséget kell tartani a lemezeiken, ami hátrányuk. A kondenzátor beépítése egy fordított polaritású elektromos áramkörbe a szivárgási áram növekedését, a paraméterek romlását okozza, és akár a kondenzátor felrobbanásához is vezethet elegendő áramköri teljesítménnyel. Emiatt csak olyan áramkörökben használhatók, ahol a kondenzátoron lévő feszültség polaritása változatlan (pulzáló vagy állandó feszültség mellett).
Az elektrolitkondenzátorok észrevehető soros parazita ellenállással rendelkeznek , amely alacsony frekvenciákon elérheti az 1 ohm nagyságrendű értéket, és ez az ellenállás a működési frekvencia növekedésével növekszik. Ennek a hatásnak az oka az elektrolit ionok viszonylag alacsony vezetőképessége és mobilitása. A folyékony elektrolit összetétele általában ammónium- borát , bórsav és etilénglikol vizes oldata [1] .
A széles körben használt alumínium kondenzátorok más kondenzátorokhoz képest bizonyos sajátosságokkal rendelkeznek, amelyeket figyelembe kell venni használatuk során. Tekintettel arra, hogy az elektrolitkondenzátorok alumíniumlemezei hengeres tokban történő elhelyezéshez tekercsbe vannak csavarva, parazita soros induktivitás képződik , ez az induktivitás sok alkalmazásnál nem kívánatos.
Egyes elektrolitkondenzátorok hengeres testének felső részén védő bevágás van - biztonsági szelep. Ha a kondenzátor nagyáramú váltakozó feszültségű áramkörben működik, akkor felmelegszik, és a folyékony elektrolit kitágul és elpárolog. A kondenzátor háza szétrepedhet a túlzott belső nyomástól. Ezért védőszelepet használnak, amely túlnyomás hatására összeomlik, és megakadályozza a kondenzátorház felrobbanását az elektrolit gőzének kifelé történő kibocsátásával.
Mivel egyes elektrolitkondenzátorok esetében lehetetlen a ház megfelelő tömítését elérni, a folyékony elektrolit idővel kiszárad. Ebben az esetben a kondenzátor kapacitása elveszik, és a soros ellenállás nő. Ezenkívül a megnövekedett üzemi hőmérséklet hozzájárul az elektrolit felgyorsult kiszáradásához. Ezért szinte minden elektrolit kondenzátor esetében általában feltüntetik a megengedett üzemi hőmérséklet-tartományt. Például -40 és +105 °C között.
A háztartási rádióelektronikai berendezések meghibásodásának fő oka az esetek túlnyomó többségében az elektrolit kiszáradása következtében meghibásodott elektrolitkondenzátor [2] .